Dosis deterjen tanpa probe: isi awal, isi ulang per rak, dan neraca pengenceran tangki

Sebuah hotel memasang dispenser tanpa probe pada mesin konveyornya. Pagi hari hasil cuci baik. Menjelang siang piring mulai berminyak, padahal jeriken deterjen tidak kosong dan pompa terdengar berjalan. Teknisi memeriksa setelan dispenser dan menemukan sakelar jenis mesin pada posisi tipe pintu. Pada posisi itu, dispenser memberi satu isi ulang setiap kali sinyal bilas muncul. Di mesin tipe pintu, satu sinyal bilas sama dengan satu rak. Di konveyor, sinyal bilas menyala terus selama rak masuk berurutan, sehingga dua puluh rak yang lewat tanpa jeda hanya mendapat satu isi ulang.

Manual dispenser itu menyediakan posisi konveyor untuk keadaan ini: isi ulang diberikan setiap 12 detik selama sinyal bilas menyala. Kasus ini menunjukkan inti dosis tanpa probe. Dispenser tidak mengukur apa pun di tangki. Dispenser menebak kebutuhan deterjen dari sinyal dan waktu, sehingga logika tebakannya harus cocok dengan cara mesin bekerja.

Batas pembahasan

Bab ini membahas dosis deterjen dengan waktu, tanpa probe konduktivitas: isi awal, isi ulang, logika tipe pintu dan konveyor, kecepatan pompa sebagai rasio waktu nyala, neraca pengenceran tangki, dan batas cara ini. Sumbernya empat manual dispenser.

Laju alir pompa peristaltik dan cara mengkalibrasinya dibahas di Bab 1, dan konsep konsentrasi serta pengenceran di Bab 1 · Dishwashing. Bab ini memakai hubungan dosis sama dengan laju alir kali waktu dari kedua bab itu. Pemasangan dan sinyal dibahas di Bab 4, dosis dengan probe di Bab 6, dan bahan bantu bilas di Bab 7.

Angka latihan. Tidak satu pun manual dispenser atau mesin dalam sumber memberi konsentrasi deterjen yang benar; angka itu milik pemasok bahan kimia. Bab ini memakai konsentrasi target 2 mL produk per liter air sebagai angka latihan. Angka itu bukan anjuran. Volume tangki, volume bilas, dan laju pompa diambil dari manual dan disebut sumbernya.

Mengapa deterjen harus ditambah setiap rak

Bab Sistem air menjelaskan bahwa air bilas akhir jatuh ke tangki cuci dan mendorong sebagian larutan tangki keluar lewat luapan. Setiap rak membawa air bilas segar masuk dan membuang larutan berdeterjen dalam volume yang sama. Akibatnya, konsentrasi deterjen di tangki turun setiap rak, walaupun tidak ada deterjen yang "terpakai" secara kimia.

Satu manual dispenser menuliskannya dengan dua istilah. Isi awal memberi deterjen sampai setpoint ketika mesin pertama kali diisi. Isi ulang memberi deterjen untuk menjaga setpoint ketika air bilas mengencerkan larutan tangki. Dispenser lain memakai nama yang berbeda untuk dua fungsi yang sama: muatan pertama dan muatan ulang, atau dosis isi awal dan dosis tambahan.

Sumber pengenceran lain tidak dibahas manual dispenser, tetapi perlu disadari: larutan yang terbawa piring keluar dari mesin, penambahan air oleh pelampung saat level turun, dan pengurasan di tengah hari. Semuanya membuat tebakan berbasis waktu meleset.

Isi awal

Isi awal adalah sejumlah deterjen yang diberikan sekali saat tangki baru diisi air. Jumlahnya sama dengan konsentrasi target kali volume tangki:

$$V_0 = c\,V_\text{t}$$

dengan $V_0$ volume produk (mL), $c$ konsentrasi target (mL/L), dan $V_\text{t}$ volume tangki (L). Waktu pompa yang dibutuhkan adalah volume itu dibagi laju alir pompa $q$:

$$t_0 = \frac{V_0}{q}$$

Keempat dispenser memicu isi awal dengan cara berbeda.

Pemicu isi awal harus cocok dengan cara mesin diisi. Mesin yang mengisi tangki lewat katup bilas tidak punya sinyal "isi" tersendiri; satu dispenser menanganinya dengan menganggap sinyal bilas yang panjang sebagai pengisian. Dispenser yang memakai sinyal mesin hidup memberi isi awal sekali saat pagi, dan tidak lagi bila tangki dikuras dan diisi ulang di tengah hari tanpa mesin dimatikan. Pada keadaan itu, tangki baru tidak mendapat isi awal.

Isi ulang per rak

Isi ulang mengganti deterjen yang keluar bersama luapan. Dispenser memberinya dengan tiga cara.

Satu dosis per sinyal bilas. Kendali berpotensiometer pada posisi tipe pintu memberi satu isi ulang, 0–10 s, setiap sinyal bilas. Satu sinyal bilas sama dengan satu rak.

Satu dosis per selang waktu. Kendali yang sama pada posisi konveyor memberi isi ulang sesudah sinyal bilas menyala terus selama 12 s, lalu setiap 12 s selama sinyal tetap menyala. Manual memberi contohnya: dua rak dalam satu rangkaian konveyor, dua isi ulang.

Pompa berjalan selama sinyal. Dispenser berpotensiometer menjalankan pompa deterjen pada kecepatan yang disetel, 0–100%, selama sinyal bilas ada. Dispenser digital melakukan hal yang sama bila waktu isi awal dan isi ulang sama-sama disetel nol. Dengan cara ini volume isi ulang sebanding dengan lama bilas, dan lama bilas sebanding dengan air bilas yang masuk tangki.

Cara ketiga punya sifat yang menarik. Pada konveyor, air bilas mengalir selama rak lewat di zona bilas, sehingga deterjen yang ditambahkan selalu sebanding dengan air bilas yang masuk, berapa pun jarak antar-rak. Cara pertama hanya benar untuk mesin yang setiap siklusnya memakai air bilas dalam jumlah tetap. Cara kedua berada di antaranya: benar bila dosis 12 detik disetel menurut air bilas dalam 12 detik, bukan menurut satu rak. Contoh kerja 3 menghitungnya.

Dispenser lokal memberi volume dalam mililiter setiap pemicu, dan menyediakan tunda yang berjalan sesudah pompa selesai menginjeksi, bukan sesudah pemicu. Tunda itu mencegah sinyal yang terlalu panjang membuat pompa menginjeksi terus-menerus, dan manualnya menyebut bahwa tunda ini dapat dipakai untuk konveyor.

Neraca pengenceran tangki

Pengaruh isi ulang terhadap konsentrasi tangki dapat dihitung dengan neraca sederhana. Anggap tangki bervolume tetap $V_\text{t}$ dan tercampur rata. Setiap rak membawa air bilas $V_\text{b}$ masuk dan mendorong larutan dengan volume yang sama keluar lewat luapan, lalu dispenser menambahkan isi ulang $V_\text{r}$. Konsentrasi sesudah rak ke-$(n+1)$ adalah

$$c_{n+1} = c_n\,(1 - f) + \frac{V_\text{r}}{V_\text{t}}, \qquad f = \frac{V_\text{b}}{V_\text{t}}$$

Suku pertama adalah deterjen yang tertinggal sesudah sebagian larutan keluar, dan suku kedua adalah isi ulang. Konsentrasi berhenti berubah bila yang keluar sama dengan yang masuk, yaitu pada

$$c_\infty = \frac{V_\text{r}}{V_\text{b}}$$

Persamaan terakhir adalah aturan paling berguna di bab ini: isi ulang per rak harus sama dengan konsentrasi target kali volume air bilas per rak. Volume tangki tidak muncul di situ. Volume tangki hanya menentukan seberapa cepat konsentrasi bergerak menuju $c_\infty$. Dari keadaan awal $c_0$, konsentrasi sesudah $n$ rak adalah

$$c_n = c_\infty + (c_0 - c_\infty)(1 - f)^n$$

Jarak ke $c_\infty$ berkurang dengan faktor $(1-f)$ setiap rak. Tangki kecil dengan air bilas besar bergerak cepat; tangki besar dengan air bilas kecil bergerak lambat.

Model ini sederhana dan anggapannya harus disebut. Tangki dianggap tercampur rata dan volumenya tetap. Air bilas dianggap seluruhnya masuk tangki, dan larutan yang keluar hanya lewat luapan. Larutan yang terbawa piring, air tambahan dari pelampung, dan deterjen yang terurai tidak dihitung. Model ini adalah turunan editorial; manual dispenser hanya menyebut bahwa isi ulang menjaga setpoint saat air bilas mengencerkan larutan.

Kecepatan pompa sebagai rasio waktu nyala

Dua dispenser menyetel isi ulang sebagai kecepatan, bukan waktu. Pada dispenser berpotensiometer, kecepatan 0–100% mengatur putaran pompa, dan pompa deterjennya mengalirkan 100 mL/menit pada kecepatan penuh.

Dispenser digital model bersolenoid membuat kecepatan dengan cara lain: menyalakan dan mematikan katup dalam siklus 5 detik.

Rasio nyala adalah waktu nyala dibagi panjang siklus. Tabel itu menunjukkan bahwa setelan kecepatan dibulatkan ke atas ke salah satu dari lima tingkat. Setelan 25% dan 40% menghasilkan rasio nyala yang sama, 40%. Teknisi yang menurunkan setelan dari 40% ke 25% untuk mengurangi dosis tidak akan melihat perubahan apa pun. Contoh kerja 5 menghitung akibatnya. Pengamatan ini adalah bacaan editorial atas tabel manual; manual tidak membahasnya.

Memilih cara isi ulang untuk setiap jenis mesin

Cara isi ulang yang tepat bergantung pada cara mesin memakai air bilas. Tabel ini menyusun pasangan yang cocok dari logika dispenser dalam sumber dan sifat mesin dari bab-bab sebelumnya. Pasangan itu adalah kesimpulan editorial dari kedua sumber, bukan anjuran pabrikan.

Untuk konveyor, dispenser yang menjalankan pompa selama sinyal bilas punya keunggulan: dosisnya otomatis mengikuti lama bilas. Kelemahannya, kecepatan pompa yang benar harus dihitung dari debit bilas, dan dispenser tidak tahu bila debit bilas berubah.

Menyetel di lapangan dan memverifikasi

Setelan hasil hitungan adalah titik awal. Konsentrasi sebenarnya dipastikan dengan titrasi larutan tangki, memakai kit dan prosedur pemasok bahan kimia. Dua hal menentukan kapan dan bagaimana titrasi dilakukan.

Waktu sampel. Titrasi pertama dilakukan sesudah isi awal dan beberapa saat pompa cuci berjalan, untuk memeriksa isi awal. Titrasi kedua dilakukan sesudah konsentrasi mendekati keadaan tunak. Dari neraca, jarak ke $c_\infty$ tinggal 10% sesudah

$$n_{90} = \frac{\ln 0{,}1}{\ln(1 - f)}$$

rak. Untuk hood dengan $f = 0{,}138$, $n_{90} = \ln 0{,}1/\ln 0{,}862 = 15{,}5$ rak. Sampel yang diambil sesudah tiga atau empat rak masih mencerminkan isi awal, bukan isi ulang.

Koreksi isi ulang. Karena $c_\infty$ sebanding dengan $V_\text{r}$, koreksinya sederhana:

$$V_{\text{r,baru}} = V_\text{r} \times \frac{c_\text{target}}{c_\text{terukur}}$$

Bila hood dengan isi ulang 5,8 mL ternyata tunak di 1,6 mL/L, isi ulang yang baru $5{,}8 \times 2/1{,}6 = 7{,}25$ mL, atau $7{,}25/1{,}667 = 4{,}35$ s. Selisih antara hitungan dan hasil ukur seperti ini menunjukkan ada pengenceran yang tidak masuk model, misalnya larutan yang terbawa piring atau air tambahan dari pelampung. Koreksi hanya dilakukan bila laju pompa sudah dikalibrasi; bila belum, selisihnya bisa berasal dari pompa, bukan dari tangki.

Pada konveyor, fraksi pengenceran tiap 12 s jauh lebih kecil karena tangkinya besar. Untuk tangki 70 L dan air bilas 1,5 L per 12 s, $f = 0{,}021$, dan $n_{90}$ sekitar 106 kali 12 s, atau sekitar 21 menit operasi terus-menerus. Titrasi konveyor yang diambil terlalu cepat akan menyesatkan.

Contoh kerja

Konsentrasi target 2 mL/L adalah angka latihan. Volume tangki 21 L dan bilas 2,9 L per siklus diambil dari manual servis hood di bab-bab sebelumnya; laju pompa 100 mL/menit dari dispenser berpotensiometer; konveyor 225 rak per jam dan 2 L per rak dari bab Mesin konveyor rak secara rinci.

Contoh 1: isi awal hood. Laju pompa $q = 100/60 = 1{,}667$ mL/s.

$$V_0 = 2 \times 21 = 42\ \text{mL}, \qquad t_0 = \frac{42}{1{,}667} = 25{,}2\ \text{s}$$

Waktu 25 s berada dalam rentang isi awal tipe pintu 1–64 s dan rentang 0–240 s dispenser berpotensiometer.

Contoh 2: isi ulang per rak hood. Dari aturan $c_\infty = V_\text{r}/V_\text{b}$:

$$V_\text{r} = c\,V_\text{b} = 2 \times 2{,}9 = 5{,}8\ \text{mL}, \qquad t_\text{r} = \frac{5{,}8}{1{,}667} = 3{,}5\ \text{s}$$

Setelan 3,5 s berada dalam rentang isi ulang 0–10 s.

Contoh 3: isi ulang 12 detik pada konveyor. Konveyor 225 rak per jam, 2 L per rak. Debit bilasnya $2/16 = 0{,}125$ L/s. Dalam 12 s, air bilas yang masuk $0{,}125 \times 12 = 1{,}5$ L, sehingga isi ulang setiap 12 s harus

$$V_{12} = 2 \times 1{,}5 = 3{,}0\ \text{mL}, \qquad t_{12} = \frac{3{,}0}{1{,}667} = 1{,}8\ \text{s}$$

Bila teknisi menyetel isi ulang per rak, $2 \times 2 = 4$ mL atau 2,4 s, dispenser tetap memberinya setiap 12 s, bukan setiap rak. Karena jarak antar-rak 16 s, dispenser memberi $16/12 = 1{,}33$ isi ulang per rak, dan konsentrasinya bergeser ke $4/1{,}5 = 2{,}67$ mL/L, sepertiga di atas target.

Contoh 4: isi ulang yang terlalu kecil. Pada hood Contoh 2, isi ulang disetel 4 mL, bukan 5,8 mL. Fraksi pengenceran per rak $f = 2{,}9/21 = 0{,}138$, dan

$$c_\infty = \frac{4}{2{,}9} = 1{,}38\ \text{mL/L}$$

Dari 2 mL/L sesudah isi awal, konsentrasi turun:

Separuh jarak ke 1,38 mL/L sudah ditempuh sesudah $n = \ln 0{,}5 / \ln(1 - 0{,}138) = 4{,}7$ rak. Dalam kurang dari satu jam kerja, tangki sudah hampir di konsentrasi baru yang 31% di bawah target. Itulah pola keluhan "pagi bagus, siang buruk".

Contoh 5: setelan kecepatan yang dibulatkan. Dispenser digital bersolenoid, setelan 25%. Menurut tabel, setelan itu memakai rasio nyala 2 s dari 5 s, yaitu 40%. Bila dosis yang dimaksud sebanding dengan setelan, dispenser memberi $40/25 = 1{,}6$ kali dosis yang diharapkan, atau 60% lebih banyak. Untuk benar-benar mendapat rasio 20%, setelannya harus 20% atau kurang.

Contoh 6: dispenser berbasis volume. Dispenser lokal dikalibrasi dengan menampung tepat 100 mL dan mencatat waktunya, misalnya 10,4 s. Laju pompanya

$$q = \frac{100}{10{,}4} = 9{,}6\ \text{mL/s}$$

Bila formula meminta 30 mL per pemicu, pompa berjalan $30/9{,}6 = 3{,}1$ s. Teknisi tidak perlu menghitungnya karena dispenser menghitung sendiri dari hasil kalibrasi, tetapi kalibrasi itu harus diulang bila tabung pompa diganti atau laju alirnya berubah. Bab 1 menjelaskan cara menilai deviasi hasil kalibrasi.

Batas dosis tanpa probe

Dosis tanpa probe bekerja baik selama anggapan modelnya benar. Ada beberapa keadaan yang membuatnya meleset, dan manual dispenser tidak membahas semuanya.

• Air bilas berubah. Bila tekanan air turun atau nosel bilas tersumbat, air bilas per rak berkurang. Dispenser per sinyal tetap memberi isi ulang yang sama, sehingga konsentrasi naik. Dispenser yang berjalan selama sinyal tidak terpengaruh oleh perubahan lama bilas, tetapi tetap terpengaruh oleh perubahan debit.
• Pengisian tambahan. Pada mesin yang menambah air saat level turun, air tambahan mengencerkan tangki tanpa sinyal bilas.
• Pengurasan di tengah hari. Tangki baru membutuhkan isi awal. Dispenser yang memicu isi awal dari sinyal mesin hidup tidak memberikannya tanpa mesin dimatikan.
• Laju pompa berubah. Tabung pompa yang aus mengalirkan lebih sedikit untuk waktu yang sama. Satu manual dispenser menyebut tabung aus sebagai penyebab konsumsi yang berlebih atau kurang, dan manual lain meminta kecepatan pompa diperiksa bila deterjen terlalu sedikit.
• Beban kotoran berubah. Kotoran berat menghabiskan deterjen lebih cepat, sedangkan dispenser berbasis waktu tidak mengetahuinya.

Satu-satunya cara memastikan konsentrasi adalah mengukur larutan tangki. Dua manual dispenser menjadikan titrasi larutan tangki pemeriksaan wajib pada setiap kunjungan perawatan. Bila konsentrasi sering meleset, kendali dengan probe yang dibahas di Bab 6 menjadi pilihan.

Kondisi berhenti

Prinsip umumnya ada di Bab 1 · Keselamatan, dan kondisi berhenti saat menangani bahan kimia pekat di Bab 1. Pada pekerjaan dosis tanpa probe, hentikan pekerjaan bila:

• Konsentrasi target tidak diketahui dari pemasok bahan kimia. Jangan memakai angka latihan bab ini sebagai setelan.
• Laju pompa belum dikalibrasi sesudah tabung diganti.
• Jenis mesin pada dispenser belum dicocokkan dengan mesin yang dilayani.
• Titrasi menunjukkan konsentrasi jauh di luar target dan sebabnya belum diketahui. Mengubah waktu isi ulang tanpa tahu sebabnya hanya memindahkan masalah.
• Kalibrasi dilakukan dengan gelas ukur tanpa APD dan tanpa penampung tumpahan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Isi ulang per rak tidak bergantung pada volume tangki. Menurut neraca, isi ulang harus sama dengan konsentrasi target kali air bilas per rak. Volume tangki hanya menentukan cepatnya konsentrasi berubah.

Setelan tipe pintu tidak cocok untuk konveyor. Pada konveyor, sinyal bilas menyala terus selama rak masuk berurutan, sehingga dosis per sinyal hanya terjadi sekali untuk banyak rak.

Isi ulang 12 detik bukan isi ulang per rak. Setelannya dihitung dari air bilas dalam 12 detik.

Menurunkan setelan kecepatan tidak selalu menurunkan dosis. Pada dispenser yang kecepatannya dibuat dari rasio waktu nyala, setelan dibulatkan ke tingkat terdekat di atasnya.

Hasil cuci yang memburuk pelan-pelan tidak selalu berarti deterjen habis atau pompa rusak. Isi ulang yang sedikit terlalu kecil membuat konsentrasi turun bertahap selama beberapa rak pertama, lalu stabil di nilai yang lebih rendah.

Jeriken yang berkurang tidak membuktikan deterjen sampai di tangki dalam jumlah yang benar. Bab 1 membahas rekonsiliasi pemakaian jeriken.

Hubungan dengan bab lain

Pembaruan air tangki lewat luapan dibahas di bab Sistem air, dan debit bilas konveyor di bab Mesin konveyor rak secara rinci. Laju alir pompa dan kalibrasinya ada di Bab 1, konsep konsentrasi dan pengenceran di Bab 1 · Dishwashing, pemasangan dan sinyal di Bab 4, dosis dengan probe di Bab 6, dan bahan bantu bilas serta troubleshooting dispenser di Bab 7. Waktu dosis bawaan pada mesin berpapan dibahas di bab Kendali elektronik.

Latihan dan pembahasan

1. Konveyor tiga kecepatan bertangki 70 L. Dengan konsentrasi latihan 2 mL/L dan pompa 100 mL/menit, berapa isi awal dan waktunya? Apakah waktunya masuk rentang tipe pintu atau konveyor pada kendali berpotensiometer?
2. Mesin pencuci panci memakai 4 L air bilas per siklus. Berapa isi ulang per siklus untuk konsentrasi 2 mL/L, dan berapa detik pada pompa 100 mL/menit?
3. Konveyor dua tangki 268 rak per jam dan 2 L per rak memakai isi ulang 12 detik. Hitung debit bilas, air bilas per 12 s, dan setelan isi ulangnya untuk 2 mL/L.
4. Hood bertangki 21 L dengan bilas 2,9 L mendapat isi ulang 8 mL per rak. Ke konsentrasi berapa tangki bergeser, dan apakah ini terlalu tinggi atau terlalu rendah terhadap 2 mL/L?
5. Dispenser digital bersolenoid disetel 45%. Berapa rasio nyala sebenarnya, dan berapa setelan yang memberi rasio 40%?
6. Tangki hood dikuras dan diisi ulang pukul 13.00 tanpa mesin dimatikan. Dispenser memicu isi awal dari sinyal mesin hidup. Apa yang terjadi pada konsentrasi, dan bagaimana mencegahnya?

Kunci jawaban beralasan

1. $V_0 = 2 \times 70 = 140$ mL dan $t_0 = 140/1{,}667 = 84$ s. Waktu itu melebihi rentang tipe pintu 1–64 s tetapi masuk rentang konveyor 1–128 s, sehingga posisi konveyor wajib dipakai.
2. $V_\text{r} = 2 \times 4 = 8$ mL dan $t_\text{r} = 8/1{,}667 = 4{,}8$ s, masih dalam rentang isi ulang 0–10 s.
3. Jarak antar-rak $3600/268 = 13{,}4$ s; debit bilas $2/13{,}4 = 0{,}149$ L/s; air bilas per 12 s $0{,}149 \times 12 = 1{,}79$ L; isi ulang $2 \times 1{,}79 = 3{,}6$ mL atau $3{,}6/1{,}667 = 2{,}1$ s setiap 12 s.
4. $c_\infty = 8/2{,}9 = 2{,}76$ mL/L, sekitar 38% di atas target. Isi ulang terlalu besar. Pemakaian deterjen naik dengan perbandingan yang sama, dan konsentrasinya bergeser dalam beberapa rak.
5. Setelan 45% masuk tingkat 41–60%, yaitu 3 s nyala dari 5 s, rasio 60%. Untuk rasio 40%, setelan harus di tingkat 21–40%, misalnya 40%.
6. Tangki baru tidak mendapat isi awal, sehingga konsentrasinya mulai dari nol dan hanya naik pelan lewat isi ulang menuju $c_\infty$. Rak-rak pertama sesudah pengurasan dicuci hampir tanpa deterjen. Cegah dengan mematikan dan menyalakan mesin sesudah pengisian, atau dengan memakai pemicu isi awal dari sinyal isi bila dispenser dan mesin menyediakannya.

Referensi